(57)【要約】【課題】平面型電界効果トランジスタを製作し、その上に導電体の炭素ナノチューブを形成することによって、鋭いチップを形成すると共に電気的特性もまた向上させた探針走査型顕微鏡の探針及びその製造方法を提供する。【解決手段】このために本発明は、電界効果トランジスタを製造する第１段階と;前記電界効果トランジスタのゲート電極上部一端に炭素ナノチューブを成長させるために準備する第２段階と;前記準備された電界効果トランジスタのゲート電極上部一端に炭素ナノチューブを生成する第３段階とを含む電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を提供する。【選択図】図１３
2006189441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスタを製造する第１段階と;
前記電界効果トランジスタのゲート電極上部一端に炭素ナノチューブを成長させるために準備する第２段階;と
前記準備された電界効果トランジスタのゲート電極上部一端に炭素ナノチューブを生成する第３段階と
を含むことを特徴とする電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項２】
前記第１段階は、
前記半導体基板の上面にマスク膜を形成し、感光剤をその上面に塗布しエッチングしてソース及びドレインのパターンを形成する段階と;
前記ソース及びドレインのパターンが形成された前記半導体基板上に不純物イオンを注入してソース及びドレインの領域、そしてチャンネル領域を形成する段階と;
前記マスク膜をエッチングして除去する段階と;
前記半導体基板全面にゲート絶縁膜を形成する段階と;
前記ゲート絶縁膜上部にソース電極及びドレイン電極パターンをエッチングして形成する段階と;
前記ソース電極及びドレイン電極パターンが形成された半導体基板上にソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板はシリコン基板、化合物半導体基板、ｐ型シリコン基板またはｎ型シリコン基板のうちのいずれか一つを使用することを特徴とする請求項２に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項４】
前記マスク膜はシリコン酸化膜（SiO2）やシリコン窒化膜（Si3N4）を単独または積層して使用することを特徴とする請求項３に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項５】
前記ゲート絶縁膜を形成した後、ゲート電極が形成される部分に薄い酸化膜を形成するために、ゲートの部分をエッチング工程によってエッチングし、再びその位置に薄いゲート酸化膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項６】
前記ソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極は金属膜やポリシリコンを蒸着して形成することを特徴とする請求項５に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項７】
前記ソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極はチタンシリサイドやコバルトシリサイドで形成することを特徴とする請求項６に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項８】
前記第２段階は、
前記半導体基板上に形成されたゲート電極の終端上部に炭素ナノチューブを形成するためのシード電極を形成する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項９】
前記シード電極は鉄系、コバルト系、ニッケル系またはチタン系金属触媒のうちのいずれか一つで形成することを特徴とする請求項８に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１０】
前記金属触媒は前記シード電極上部に蒸着されたニッケル膜に電子ビームを照射してニッケル膜を数十乃至数百ナノメートルの寸法にパターニングし、ナノメートル級のニッケルドット（パーティクル）を形成することを特徴とする請求項９に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１１】
前記金属触媒はアンモニア雰囲気で熱処理してナノパーティクル形態に形成することを特徴とする請求項９に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１２】
前記シード電極は酸化鉄金属触媒で形成することを特徴とする請求項８に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１３】
前記酸化鉄金属触媒はメタノール溶媒にＦｅ（ＮＯ３）３が溶解された水溶液をシード電極上部に塗布した後、反応炉で熱分解してナノパーティクル形態に形成することを特徴とする請求項１２に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１４】
前記シリコン基板上に形成されたソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極が形成されていないシリコン基板の一部をエッチング工程またはダイヤモンドワイヤーを利用した切削工程で除去してカンチレバーを製作する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０、請求項１１又は請求項１３のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１５】
前記第３段階は、
前記シード電極上に炭素ナノチューブを成長させる段階を含むことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１６】
前記炭素ナノチューブは電気放電法、レーザー蒸着法、プラズマ蒸着法または化学気相蒸着法の中のいずれか一つの方法で成長させることを特徴とする請求項１５に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１７】
前記化学気相蒸着法は前記カンチレバーを雰囲気炉内に装入し、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、ＣＯのうちのいずれか一つまたは複数の炭素含有ガスを供給した状態で炭素ナノチューブを成長させることを特徴とする請求項１６に記載の電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法。
【請求項１８】
半導体基板上にソース及びドレインの領域、そしてチャンネル領域が各々形成されており、前記ソース領域とドレイン領域に電気的に各々連結されたソース電極とドレイン電極が形成されており、前記ソース電極およびドレイン電極から絶縁されたゲート電極が形成されていて、前記ゲート電極の上部一端に炭素ナノチューブが形成されていることを特徴とする探針走査型顕微鏡の探針。
【請求項１９】
前記半導体基板はシリコン基板、化合物半導体基板、ｐ型シリコン基板またはｎ型シリコン基板のうちのいずれか一つの基板で形成されたことを特徴とする請求項１８に記載の探針走査型顕微鏡の探針。
【請求項２０】
前記半導体基板がｎ型である場合、前記ソース領域とドレイン領域はｐ型不純物でドーピングされて形成され、前記半導体基板がｐ型である場合、前記ソース領域とドレイン領域はｎ型不純物でドーピングされて形成されることを特徴とする請求項１９に記載の探針走査型顕微鏡の探針。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は探針走査型顕微鏡の探針に関するものであって、より詳しくは、電界効果トランジスタと炭素ナノチューブを利用した探針走査型顕微鏡の探針とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノ（ｎｍ：ナノメートルの略記）技術の時代が到来して以来、最も多く使用されている機器が探針走査型顕微鏡（ＳＰＭ）である。
このようなＳＰＭは微小探針を走査させる方式を利用して様々な物理量が測定できる装置を通称する。
【０００３】
ＳＰＭの基本構造は末端が非常に鋭いチップを持つ探針と、これを試料上で走査させるようにするスキャナー、そしてこれらを制御して信号を受信して処理する制御部及び情報処理システムで構成される。
【０００４】
ＳＰＭは多様な形態に発展してきたが、測定しようとする物理量によって探針の作動原理も少しずつ差がある。ＳＰＭの一例として、チップと試料との間にかかった電圧差によって流れる電流を利用したトンネル走査型顕微鏡（ＳＴＭ）がある。
【０００５】
また、他のＳＰＭとしては、チップと試料との間の原子間の力を利用した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、チップと試料との間の可視光線波長を利用した近接場光学顕微鏡（ＳＮＯＭ）や、チップと試料との間の静電力を利用した静電力顕微鏡（ＥＦＭ）がある。
【０００６】
このようなＳＰＭの開発は単に一般表面物性を測定するのに使用されるだけでなく、これを利用して新たな形態の機器の製作にも応用されている。そのうちの代表的なものが次世代情報蓄積装置である。
【０００７】
最近、使用する情報の量が幾何級数的に増加することに伴い、情報を蓄積する情報蓄積装置の容量も急激に増加している。このような情報蓄積装置の中で最も多く使用されているのが磁気情報蓄積装置、つまり、ハードディスクで、様々な技術的発展によって単位面積当りの容量を増加させている。
【０００８】
しかし、超常磁性限界（Ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃｌｉｍｉｔ）によってハードディスクの単位面積当りの蓄積容量は間もなく限界に至るということが知られている。
【０００９】
このような超常磁性限界を克服するために、ＳＰＭを利用した次世代情報蓄積装置、ナノストレージ研究が活発に進められている。これは微細な探針を利用して媒体の局所部分の特性を変化させて情報を蓄積して読み取るもので、原子水準の情報蓄積が可能である。
【００１０】
次世代情報蓄積装置製作のために、様々な種類のＳＰＭと様々な情報蓄積媒体を利用した研究が進められている。このうち、強誘電体を蓄積媒体として利用した方法は再生使用が便利であり、スイッチングタイムが速く、蓄積密度が高い長所を持っているために１９９４年Ｆｒａｎｋｅなどが最初に発表して以来、引き続き研究されてきている。
【００１１】
しかし、現在の読み取り作業を行うために使用されるＥＦＭなどの方式は速度が非常に遅いだけでなく、図１に示したようにロックイン増幅器などの追加装置を必要とするため小型化と高速スキャニング能力を同時に必要とする次世代ハードディスクの方式では使用することが難しい。
【００１２】
したがって、外部微細電気信号が精密に測定できる探針を製作する場合、このような問題の解決は次世代情報蓄積装置において必須である。
【００１３】
このような問題解決のための発明として特許文献１及び２がある。
【００１４】
これら発明は全て電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を探針として利用したもので、この探針は一般的な電界効果トランジスタのように、外部電荷によってゲートＧのチャンネルが変化することによって、ソースＳとドレインＤの間に流れる電流が変わることを測定するものである。
【００１５】
つまり、外部電荷などの電極によって、ソースＳとドレインＤとの間の電流が変わるために、電流の変化量を測定して表面電荷などの電気特性を測定できる。
【００１６】
しかし、図２に示したように特許文献１における探針は平面的に作られるために多数の探針を集合させたアレイの製作が難しいという短所がある。また、微細構造を測定するためにはチップが数十ナノ水準の鋭さを持つべきであるが、この構造ではチップをその水準に鋭く、小さくすることが容易でないという問題点がある。
【００１７】
また、特許文献２における発明は特許文献１の平面的な構造に起因する問題点を改善したが、図３に示したように電界効果トランジスタの形態が曲がった形状であるために漏洩電流のような問題が生じるだけでなく、根本的な特性の低下が発生する。これに加えて、特許文献２の発明は図４に示したようにチップの寸法を小さくする場合にチップ端部より傾斜面がさらに多く減少するために、チップ端部とチャンネル間の距離が遠くなる効果（Ｌ１及びＬ２参照）が現れるので、チップの大きさを縮小するのに限界を持つという問題がある。
【特許文献１】大韓民国特開第２００１-００４５９８１号明細書
【特許文献２】大韓民国公開特許公報第２００３-００８７３７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は平面型電界効果トランジスタを製作し、その上に導電体の炭素ナノチューブを形成することによって、鋭いチップを製作すると共に電気的特性をも向上させた探針走査型顕微鏡の探針及びその製造方法を提供する。
【００１９】
また、本発明は平面型電界効果トランジスタを製作し、その上に導電体の炭素ナノチューブを形成することにより、鋭いチップが形成されて同時に電気的特性をも向上させた探針走査型顕微鏡の探針を製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は電界効果トランジスタを製造する第１段階と、前記電界効果トランジスタのゲート電極上部一端に炭素ナノチューブを成長させるために準備する第２段階と、前記準備された電界効果トランジスタのゲート電極上部一端に炭素ナノチューブを形成する第３段階とを含む電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製作方法を提供する。
【００２１】
本発明における第１段階は前記半導体基板の上面にマスク膜を形成し、感光剤をその上面に塗布しエッチングしてソース及びドレインのパターンを形成する段階と；前記ソース及びドレインのパターンが形成された前記半導体基板上に不純物イオンを注入してソース及びドレインの領域、そしてチャンネル領域を形成する段階と；前記マスク膜をエッチングして除去する段階と；前記半導体基板全面にゲート絶縁膜を形成する段階と；前記ゲート絶縁膜上部にソース電極及びドレイン電極の接触パターンをエッチングして形成する段階と；前記ソース電極とドレイン電極の接触パターンが形成された半導体基板上にソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極を形成する段階とを含む。
【００２２】
そして、本発明において使用する半導体基板はシリコン基板、化合物半導体基板、ｐ型シリコン基板またはｎ型シリコン基板のうちのいずれか一つである。
【００２３】
また、本発明におけるマスク膜はシリコン酸化膜（SiO2）やシリコン窒化膜（Si3N4）を単独または積層して使用し、ソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極は金属膜やポリシリコンまたはチタンシリサイドやコバルトシリサイドのうちのいずれか一種類を形成する。
【００２４】
そして、本発明における第２段階は半導体基板上に形成されたゲート電極の末端上部に炭素ナノチューブを形成するためのシード電極を形成する段階を含む。
【００２５】
この時、シード電極は鉄系、コバルト系、ニッケル系、チタン系または酸化鉄の金属触媒を使用する。
【００２６】
また、金属触媒としては、シード電極上部に蒸着されたニッケル膜に電子ビームを照射してニッケル膜を数十乃至数百ナノメートルの寸法にパターニングし、ナノメートル級のニッケルドット（パーティクル）を形成してもよい。
【００２７】
また、金属触媒はアンモニア雰囲気で熱処理してナノパーティクル形態に形成してもよい。
【００２８】
また、酸化鉄金属触媒はメタノール溶媒にＦｅ（ＮＯ３）３が溶解された水溶液をシード電極上部に塗布した後、反応炉で熱分解してナノパーティクル形態に形成してもよい。
【００２９】
本発明は電界効果トランジスタを形成した直後、或いは上述したシード電極を形成した後にシリコン基板上に形成されたソース電極とドレイン電極、そしてゲート電極が形成されていないシリコン基板の一部をエッチング工程またはダイヤモンドワイヤーを利用した切削工程で除去して、カンチレバーを製作する。
【００３０】
そして、本発明は前記のようにカンチレバーを製作した後、ゲート電極上部に電気放電法、レーザー蒸着法、プラズマ蒸着法または熱化学気相蒸着法（熱ＣＶＤ）のうちのいずれか一つの方法を使って前記炭素ナノチューブを成長させる方法を提供する。
【００３１】
また、化学気相蒸着法はカンチレバーを雰囲気炉内に装入し、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、ＣＯのうちのいずれか一つまたは複数の炭素含有ガスを供給した状態で炭素ナノチューブを成長させることができる。
【００３２】
また、本発明における探針は、半導体基板上にソース及びドレインの領域、そしてチャンネル領域が各々形成されており、ソース領域とドレイン領域に電気的に各々連結されたソース電極とドレイン電極が形成されており、ソース電極およびドレイン電極から絶縁されたゲート電極が形成されていて、ゲート電極の上部一端に炭素ナノチューブが形成されている。
【００３３】
また、本発明における探針の半導体基板はシリコン基板、化合物半導体基板、ｐ型シリコン基板またはｎ型シリコン基板のうちのいずれか一つの基板で形成されている。
【００３４】
また、本発明における探針の半導体基板がｎ型である場合、ソース領域とドレイン領域はｐ型不純物でドーピングされて形成され、半導体基板がｐ型である場合、ソース領域とドレイン領域はｎ型不純物でドーピングされて形成される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針及びその製造方法は次のような長所を有する。
【００３６】
まず、既存の電界効果トランジスタを作る方式をそのまま使用することができるという長所がある。これは現在世界最高水準の半導体製作能力をそのまま利用することができるので、その後の商品化及び量産の大きな長所になる。
【００３７】
そして、平面状の電界効果トランジスタを使用したために、もし、３次元構造に作ったならば生じ得る製作上の困難性を解消でき、製作後のデザイン上でも既存の理論を適用することができるので、その後の改善などが容易である。
【００３８】
また、炭素ナノチューブを使用したためにチップの高縦横比を獲得することができる。チップの高縦横比は段差がある物体の測定時に誤差を減少させることができる。また、炭素ナノチューブの半径が非常に小さいために微細な部分の測定に多くの技術的効果がある。
【００３９】
そして、炭素ナノチューブの電気伝導性は測定しようとする物体表面の電気的特性を低下させずにゲートに印加することができるので、優れた敏感度を実現できるという技術的効果がある。
【００４０】
また、電界効果トランジスタが外部電極、つまり、ゲート電極に敏感で、またその速度が非常に速いために電界効果トランジスタを測定部とし、そして炭素ナノチューブを探針とする構造は、その後探針走査型顕微鏡の探針としてだけでなく、次世代情報蓄積装置用プローブのような他の機器として活用できるという技術的効果がある。
【００４１】
そして、電界効果トランジスタを探針として利用することによって、外部の微細電気信号が精密に測定できるだけでなく、トランジスタの作動速度が非常に速いという点を考慮すれば、ＥＦＭで問題となった遅い速度も解決することができる。
【００４２】
また、本発明による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針は追加装置を必要としないために、探針走査型顕微鏡を小型化することができるという技術的効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を説明する。
【００４４】
図５乃至図１３は本発明の実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【００４５】
本発明の実施例による探針の製造方法は電界効果トランジスタを生成する段階と、炭素ナノチューブを製作するために準備する段階、そして炭素ナノチューブ生成する段階からなることを特徴とする。
【００４６】
第一に、電界効果トランジスタを生成する段階を説明する。
【００４７】
まず、図５に示したように、シリコン基板１０の上面にマスク膜２０を形成し、感光剤２１をその上面に塗布した後、ソースＳとドレインＤ形状が印刷されたマスク（図示せず）をその上部に配置させた後、露光、現像及びエッチング工程を行う。
【００４８】
ここで、電界効果トランジスタを製造するための基板１０はシリコンを使用することを例としたが、これに限定せず、化合物半導体基板やチャンネルの種類によって不純物がｎ型である場合にはｐ型シリコン基板を使用し、不純物がｐ型である場合にはｎ型シリコン基板を使用することができる。そして、マスク膜２０はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を単独または積層して使用し、シリコン酸化膜を使用する場合、基板表面のシリコン層を酸化させてシリコン酸化膜に形成することができる。
【００４９】
図６に示したように、シリコン基板１０の上にソースＳとドレインＤ形状がパターニングされたマスク膜２０を利用し、ソース及びドレインの領域にイオン注入技術を利用してソースＳとドレインＤ領域を形成する。イオン注入技術はドーピングさせようとする物質をイオン化させた後、加速させて大きく増加した運動エネルギーを持たせてシリコン基板１０の表面に強制注入することを言い、必要に応じて拡散工程を追加的に利用することができる。
【００５０】
ここで、シリコン基板１０がｎ型である場合、ソース３１ドレイン３２領域をｐ型不純物でドーピングし、シリコン基板１０がｐ型である場合、ソース３１ドレイン３２領域をｎ型不純物でドーピングする。
【００５１】
図７に示したように、イオン注入またはイオン拡散工程が終わった後、マスク膜２０をエッチングして除去する。このような工程が完了されれば、図７に示したように、シリコン基板上にソース３１とドレイン３２領域が形成され、これら領域の間にチャンネル領域３３が形成された部分が存在する。
【００５２】
次に、このようにソース３１とドレイン３２領域、そしてチャンネル領域３３が形成されたシリコン基板１０の上部に絶縁膜として使用するための酸化膜４０を形成する。この時の酸化膜４０はピンホールなどを考慮して多少厚く成長させる。このような工程で図８に示したように、前工程で形成されたソース３１とドレイン３２領域は酸化膜４０の下に存在し、これを点線で表した。
【００５３】
そして、図９に示したように、このように厚く酸化膜４０を形成した後、ゲートの部分に薄い酸化膜を形成するために、ゲートの部分をエッチング工程によってシリコン層が露出するまでエッチングし熱酸化して、再びその位置に薄いゲート酸化膜４５を形成する。
【００５４】
次いで、ソース３１とドレイン３２領域に電極を連結するためにソース及びドレインの電極接触形状が印刷されたマスク（図示せず）をその上部に配置させた後、露光、現像及びエッチング工程を行う。このような工程でソース及びドレインの電極パターン６０を形成する。
【００５５】
引き続き、図１０に示したように、ソースＳ及びドレインＤ、そしてゲートの各電極７１、７２、８０を形成する。ここで、ソース電極７１とドレイン電極７２、そしてゲート電極８０は様々な物質を用いて形成することができるが、金属を使用することが好ましい。この他にも、ポリシリコン層で形成した後、ポリシリコン層上部にチタンやコバルト等のような金属膜をスパッタリングして形成してもよく、このようにポリシリコン層上部に金属膜を形成した後、急速熱（ＲＴＡ）処理してチタンシリサイド膜やコバルトシリサイド膜のような金属シリサイドを形成して電極に使用してもよい。
【００５６】
金属を利用した電極７１、７２、８０を形成する場合、例えば、アルミニウムを利用して電極を形成する場合、真空内でソース及びドレインの電極パターン６０が形成されたシリコン基板全面にアルミニウムを様々な蒸着法のうちのいずれか一つの方法で蒸着させた後、エッチング工程で図１０のような電極パターンを形成する。
【００５７】
また、ポリシリコン層または金属シリサイドを利用した電極７１、７２、８０を形成する場合、ソース及びドレインの電極パターン６０が形成されたシリコン基板全面に窒化膜を先に形成した後、その上部に所定のマスクパターンを形成し、マスクパターンをマスクとして窒化膜を選択的にエッチングし、ソース及びドレイン、そしてゲートの電極形状の凹溝を作った後、このような電極溝にＣＶＤ方式を利用してポリシリコンを窒化膜全面に蒸着し、化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程で平坦化してソース及びドレイン、そしてゲートの電極を形成することもできる。この時、金属シリサイドを利用した電極７１、７２、８０を形成する場合、ポリシリコン層上部に金属膜をさらに一度蒸着して熱処理し、金属シリサイドを形成した後、化学機械的研磨工程で平坦化してソース及びドレイン、そしてゲートの電極を形成する。
【００５８】
第二に、前記のようにソース及びドレイン、そしてゲートの電極が形成されたシリコン基板上に炭素ナノチューブを製作するために準備する段階を説明する。
【００５９】
図１１に示したようにシリコン基板上に形成されたゲート電極８０の終端上部に炭素ナノチューブを形成するためのシード電極８１を形成する。このシード電極８１は別途のシード電極を形成せずに状況に応じてゲート電極８０をシード電極として使用してもよい。
【００６０】
このようなシード電極８１は後述する炭素ナノチューブを垂直配向性が高くなるように生成させるシードの役割を果たすためのもので、炭素ナノチューブを合成する技術によってそのシード物質を形成する。このようなシードとして使用できる物質については後述する。
【００６１】
このようにシリコン基板上にシード電極８１を形成させた後、図１２に示したように探針に必要でない部分を除去するエッチング工程またはダイヤモンドワイヤーを利用した切削工程等を通じてカンチレバーを製作する。
【００６２】
最後に、前記のように炭素ナノチューブを製作するための用意段階が終わった後、炭素ナノチューブ探針を生成する段階を説明する。
【００６３】
図１３に示したように、製作されたカンチレバーのシード電極８１上部に炭素ナノチューブ９０を形成する。炭素ナノチューブ９０は一度外部で形成されたものを接合してもよく、直接シード電極８１の上で成長させてもよい。この他にも多様な方法で炭素ナノチューブ９０を製作することができる。
【００６４】
このような炭素ナノチューブを成長させる方法としては電気放電法、レーザー蒸着法、プラズマ蒸着法などがあるが、低温で成長が可能で垂直配向性が高く、高品質の炭素ナノチューブを触媒金属と炭化ガスを利用して気相反応で成長させることができる化学気相蒸着法が好ましい。
【００６５】
この時、シード物質として使用される触媒金属は、鉄系、コバルト系、ニッケル系またはチタン系などがある。化学気相蒸着法で炭素ナノチューブを成長させる方法は、まず、これら触媒金属をシード電極８１上部に数十ｎｍ程度の厚さで蒸着した後、電子ビームを利用したり熱分解によってナノパーティクルを形成する。
【００６６】
電子ビームを利用したナノパーティクルを形成する工程は、ニッケルを例として説明すれば、シード電極８１上部に蒸着されたニッケル膜に電子ビームを入射してニッケル膜を数十乃至数百ｎｍサイズにパターニングし、ナノサイズがニッケルドット（パーティクル）を形成する。
【００６７】
そして、熱分解によってナノパーティクルを形成する工程は、シード電極８１上部に触媒金属として金属膜を蒸着させた後、アンモニア雰囲気で熱処理を実施して触媒金属を微細な大きさのナノパーティクルに形成する。
【００６８】
このように触媒金属をナノパーティクル形態に作った後、カンチレバーを雰囲気炉内に装入してＣ２Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、ＣＯなどのような炭素含有ガスを供給した状態で炭素ナノチューブを成長させる。
【００６９】
ここで、ナノパーティクル形態の触媒金属を金属薄膜層蒸着工程を経ずに直ちに生成させる方法としては、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）をシード電極８１上部に形成するものがある。このような酸化鉄はメタノール溶媒にＦｅ（ＮＯ３）３が溶解された水溶液をシード電極８１上部に塗布した後、反応炉でカンチレバーを装入して熱分解し形成する。
【００７０】
以下では図１４に示したように、本発明の実施例によって製作された電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針を利用して情報蓄積媒体などのような物体の電気的特性を読み取る方法を説明する。
【００７１】
図１４に示したように、本発明の実施例によって製作された炭素ナノチューブを有する探針が形成されたカンチレバーを物体の表面１１に位置させる場合、物体の表面１１に形成された電気信号は炭素ナノチューブ９０を通じてシード電極８１及びゲート電極８０に印加される。炭素ナノチューブ９０は電気伝導度が非常に良いために、ほとんど損失なくシード電極８１及びゲート電極８０に印加される。印加された電気信号を通じてゲートチャンネル３３の変化が生じ、ソースＳとドレインＤを通じて流れる電流値が変わる。これを測定して物体表面１１の電気的特性を測定する。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これもまた本発明の範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】探針走査型顕微鏡の一例である静電力顕微鏡の作動過程を示す概略図である。
【図２】従来電界効果トランジスタを有する平面型カンチレバーの探針を示す概略図である。
【図３】従来の他の電界効果トランジスタを有する平面型カンチレバーの探針の作動を示す概略図である。
【図４】図３の電界効果トランジスタを有する平面型カンチレバー探針の変形例を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図７】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図８】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図９】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図１０】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図１２】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図１３】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の製造方法を示す工程図である。
【図１４】本発明の一実施例による電界効果トランジスタチャンネル構造を持つ探針の作動過程を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  シリコン基板
２０  マスク膜
２１  感光剤
３１  ソース領域
３２  ドレイン領域
３３  チャンネル領域
４０  酸化膜
４５  ゲート酸化膜
６０  電極パターン
７１  ソース電極
７２  ドレイン電極
８０  ゲート電極
８１  シード電極
９０  炭素ナノチューブ
Ｄ  ドレイン
Ｓ  ソース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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